Embed Size (px)
Citation preview
11
固体近赤外発光を示す非晶質ポルフィリン金属錯体： ポルフィリンガラス
2017/8/3
京都工芸繊維大学 分子化学系
助教 森末光彦
2
近赤外波長領域における生体の光学窓
①高い光透過性
生体組織の吸収が少ない
波長領域 > 750 nm
②高い発光コントラスト
生体組織の自家蛍光がない
波長領域 > 800 nm
③高い光直進性
生体組織の多重散乱を低減
波長領域 > 1000 nm
図-1 生体組織の吸収特性（上）、および自家蛍光（下）
M. Smith et al., Nat. Nanotech. 2009, 4, 710–711.神, 日本レーザー医学学会誌 2015, 36, 195–2000.
3
生体深部の非侵襲性バイオイメージング
生体の光学窓の光
↓
生体深部へ光侵入
生体組織へのダメージ低減（非侵襲）
↓
生きた(in vivo)
生体深部（数センチメートル）を
単一細胞レベルの空間分解能で
生体イメージング・光線力学療法を可能にする基盤技術.
近赤外光
4
従来の近赤外発光材料における課題
近赤外発光材料量子ドット: 有毒性.
カーボンナノチューブ: 有毒性.
アゾメチン色素: 低耐光性.
“エネルギーギャップ則”:
バンドギャップが狭くなるほど熱振動モードの摂動が大きくなり, 励起子の失活速度は速くなる.
πスタッキング:
狭バンドギャップ化のためにπ平面を拡張すると,
非発光性の会合体形成が優勢になってしまう.
G. Hong et al., Nat. Biomed. Eng. 2017, 1, 0010.
5
天然に広く存在するポルフィリン骨格
自然界に広く存在する色素骨格.
↓生体適合性化合物
↓
現行の光線力学療法に使用される増感剤（レザフィリン、フォトフィリンなど）はいずれもポルフィリン骨格
6
ポルフィリン金属錯体の特徴
巨大なモル吸光係数
広い18π電子平面 高い結晶性分子C. J. Medforth et al., Chem. Commun, 2009, 7261–7277.
「ポルフィリンガラス」
非晶質固体（ガラス状態）として会合体形成の抑制
固体状態での材料化M. Morisue et al., RSC Adv. 2017, 7, 22679–22683.
7
「ポルフィリンガラス」の特徴
高い結晶性分子
示差走査熱量測定(DSC): 島津製作所・太田充様
ガラス転移点以外に、相転移を示さない
8
微小角入射X線散乱(GIXS@SPring-8 BL45XU)：京都工芸繊維大学・佐々木園先生
分子の一次構造以外に周期構造がない＝非晶質
「ポルフィリンガラス」の特徴
9
「ポルフィリンガラス」の近赤外発光特性
ポルフィリンガラスの近赤外発光特性
近赤外発光測定: 北海道大学・中西貴之先生・長谷川靖哉先生
lem = 970 nm
10
「ポルフィリンガラス」の近赤外発光特性
トルエン溶液
PMMA中に分散
分子間でのエキシマー形成に基づき、長波長領域での発光強度が増大
バルク薄膜
バルク薄膜
11
トルエン溶液
PMMA中に分散
分子間でのエキシマー形成に基づき、近赤外発光特性を実現
バルク薄膜
バルク薄膜
「ポルフィリンガラス」の近赤外発光特性
12
ポルフィリンガラスの特長
近赤外発光材料の課題を一挙に克服
13
「ポルフィリンガラス」の簡便合成
M. Morisue et al., Chem. Sci. 2015, 6, 6199–6206.
70% quant.
＊良好な環化反応収率＊所望の官能基と非晶質ポルフィリンの複合化が可能
14
ポルフィリンの二光子吸収特性
M. Drobizhev et al., J. Phys. Chem. B
2005, 109, 7223-7236.
9100 GM at 890 nm
「ポルフィリンガラス」
15
ポルフィリンガラスの特長
16
従来の近赤外発光材料との比較
G. Hong et al., Nat. Biomed. Eng. 2017, 1, 0010.
ポルフィリンガラス 従来の発光材料
生体適合性
近赤外発光性無機材料（量子ドット・カーボンナノチューブ）
血管造影剤（ポリメチン系色素）
発光波長 ◎ ◎△
×有毒性◎△未確認
×耐光安定性 ◎ ◎
PDT用増感剤（ポルフィリン系色素）
△
◎
◎
17
企業への期待
バイオイメージング発色団・光線力学療法の増感剤の開発
生体イメージング技術をもつ会社との共同研究を希望
18
本技術に関する知的財産権
発明の名称:
近赤外線発光を示すポルフィリンガラス
• 出願番号: 特願2016-161750
• 出願人: 国立大学法人京都工芸繊維大学国立大学法人北海道大学
• 発明者: 森末光彦、佐々木園（京都工芸繊維大学）中西貴之、長谷川靖哉（北海道大学）
19
お問い合わせ先
京都工芸繊維大学
研究戦略推進本部知的財産室
（研究推進課知的財産係）
tel. 075-724-7039 / fax. 075-724-7030
e-mail [email protected]
http://www.liaison.kit.ac.jp/
http://www.ipo.kit.ac.jp/
